Zasada działania pompy ciepła do podgrzewania ciepłej wody użytkowej (aktualizacja 2019)

Pompa ciepła działa wg podobnej zasady co zwykła lodówka, tylko odwrócone są role. Pompa ciepła ochładza otaczające powietrze, pobierając ciepło, którym podgrzewa ciepłą wodę użytkową znajdującą się w zasobniku. Podobnie jak w lodówce głównym elementem pompy ciepła jest sprężarka, skraplacz, zawór rozprężny i parownik.

          Istotnym elementem dla zrozumienia zasady przekazywania ciepła  ze źródła o niskiej temperaturze, jaką ma powietrze do podgrzewanej wody, gdzie chcemy uzyskać np. temperaturę 55^oC, są właściwości płynu chłodniczego, który krąży w układzie. To on krążąc w układzie pobiera ciepło z powietrza, podgrzewa się do temperatury 75^oC i oddaje ciepło wodzie schładzając się. Czynnikiem chłodniczym jest specjalna ciecz, która ma temperaturę wrzenia poniżej -10^oC. Taka ciecz łatwo paruje.

            Powietrze zasysane przez wentylator przechodzi przez parownik. Wchodząc do parownika czynnik chłodniczy znajduje się w stanie gazowym i ma temperaturę rzędu -2^oC. Przechodząc przez parownik, czynnik chłodniczy pobiera ciepło z powietrza i jego temperatura wzrasta do +3^oC.

Wtedy trafia do sprężarki i ulega sprężeniu do wielkości 20 bar. Wzrost ciśnienia skutkuje wzrostem temperatury do 75^oC. Taka temperatura utrzymuje czynnik chłodniczy w stanie gazowym, pomimo działania wysokiego ciśnienia. Gorący czynnik chłodniczy w stanie gazowym przechodzi przez  wężownicę zanurzoną w chłodnej wodzie. Powoduje to oddanie ciepła do wody i ochłodzenie czynnika do 58^oC. Tym sposobem podgrzewamy ciepłą wodę użytkową do temperatury 55^oC.

Przy temperaturze 58^oC z uwagi na wysokie ciśnienie czynnik chłodniczy ulega skropleniu. Stąd ten element urządzenia nazywa się skraplaczem.

Płyn chłodniczy trafia teraz pod dużym ciśnieniem na zawór rozprężny, gdzie ulega gwałtownemu rozprężeniu. Wskutek braku dużego ciśnienia przechodzi w parę jednocześnie ulegając silnemu ochłodzeniu do -2^oC. I znowu czynnik w stanie gazowym trafia do parownika i cykl powtarza się od nowa.

Należy tu wspomnieć o jeszcze jednym zjawisku jakie towarzyszy temu procesowi na zewnątrz urządzenia. W powietrzu znajduje się para wodna, czasem jest jej więcej, czasem mniej, ale jest. Powietrze razem z parą wodną tłoczone jest przez parownik, gdzie oddaje ciepło i jego temperatura spada. Wraz ze spadkiem temperatury, na zimnym parowniku skrapla się para wodna. Skroplona para wodna musi być odprowadzona np. do kanalizacji. W przypadku włączenia pompy po raz pierwszy, kiedy w zbiorniku jest zimna woda, kiedy praca pompy jest intensywna, trzeba odprowadzić do 0,35 litra kondensatu na godzinę. Skutkiem ubocznym  jest osuszenie powietrza, co może być pożyteczne jeśli pompa ciepła stoi w pralni czy suszarni.

Pompa ciepła do podgrzewania ciepłej wody użytkowej działa według powyższej zasady, niemniej wartości temperatur, ciśnień są przykładowe i zależą od rodzaju zastosowanego czynnika chłodniczego a także od szczegółowych rozwiązań technicznych zastosowanych w budowie konkretnej pompy ciepła.